BASES DE DATOS (IG18 Semipresencial) Diseño Lógico de ...

BASES DE DATOS (IG18 Semipresencial)Diseño Lógico de Bases de Datos Relacionales.

Lledó Museros / Ismael [email protected] / [email protected]

Tema 8

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1. Introducción2. Metodología de diseño lógico en el modelo

relacional3. Normalización

Tema 8 Índice

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Fases en el Diseño de BBDD

Tema 8 Introducción

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Especificación de requisitos

DISEÑO CONCEPTUAL

Esquema conceptual

Esquema lógico

Esquema físico

DISEÑO LÓGICO

DISEÑO FÍSICO

Normalización

IObviamente, si se utiliza el modelo relacional, el objetivo será obtener un esquema lógico relacionalDicho esquema estará formado por:

Un conjunto de relaciones o tablas (en tercera forma normal).Claves primarias para cada tablaClaves ajenas de las distintas tablas y sus reglas de borrado y modificaciónReglas de integridad necesarias


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Diseño lógico: conversión del esquema conceptual de datos en un esquema lógico. Objetivo: obtener una representación que use de la manera más eficiente posible los recursos para la estructuración de datos y el modelado de restricciones disponibles en el modelo lógico.

Información de la cargaVolumen de la BBDDConocimiento de consultas y transacciones a realizar, y su frecuencia.

Criterios de RendimientoTiempo de respuesta medio o máximoEspacio de almacenamiento ocupado por la BBDDUtilización de CPU o tiempo de E/S


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DISEÑOLÓGICO

esquema conceptualinformación de la

cargacriterios de rendimiento

esquema lógico



Tema 8 Índice

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t1. Refinar el esquema conceptual2. Derivar un conjunto de relaciones (tablas)3. Validar cada esquema mediante la

normalización

Tema 8 Metodología deDiseño Lógico

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1. Refinar el esquema conceptuala) Sustituir cada relación entre tres o más entidades por una

entidad intermedia. La cardinalidad de las nuevas relaciones binarias dependerá de su significado. Si la relación sustituida tiene atributos, éstos serán los atributos de la nueva entidad.


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PILOTO

codpil

(0,n) (0,n)AVIÓN

codavinombre matrículaTRIPULACIÓN

codtrip nombre

(0,n)

viaje

fecha

codavi

PILOTO

codpil

(0,n)

(0,n)

AVIÓN

nombre

matrícula

TRIPULACIÓN

codtrip

(0,n)

viaje

fecha

nombre

(1,1)

(1,1)(1,n

)

1. Refinar el esquema conceptualb) Eliminar las relaciones redundantes


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alberga

ANIMAL

ZOO ESPECIE

posee pertenece(1,1) (1,1)

(1,n) (1,n)

(1,n) (1,n)

(0,1)

EMPLEADO CIUDAD

residencia

nacimiento

(1,n) (0,n)

(0,n)

1. Refinar el esquema conceptualc) Transformar las clasificacionesEjemplo:


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E

E1 E2 E3

a1a2

a3 a4 a5

( p/t, e/s )

Se puede transformar en...Clasificación Original

(1,1)E1

(1,1)E2 E3

(0,1)(0,1)

(1,1)

Ea1a2(0,1)

a3 a4 a5

Más adelante se verá con más detalle todas las posibles transformaciones.

2. Derivar un conjunto de relaciones (tablas)

En el modelo relacional sólo se pueden representar tablas.Todos los elementos del esquema conceptual se deben transformar en tablas:

EntidadesClasificaciones (jerarquías de generalización)Relaciones: de uno a uno, de uno a muchos y de muchos a muchos


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2. Derivar un conjunto de relaciones: Entidades

Cada entidad del esquema conceptual se transforma en una relación base (tabla).

Los atributos de la entidad se convierten en los atributos de la tabla.De entre los identificadores de la entidad se debe escoger uno como clave primaria de la tabla.


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CIUDAD nombre

código

num. habitantes

altitud(0,1)

CIUDAD(nombre, codigo, num_habitantes, altitud)Codigo es clave alternativa y altitud acepta nulos


Cada componente de un atributo compuesto se convierte en un atributo de la tabla.


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ASUNTO(numero_expediente, estado, fecha_inicio, fecha_fin)fecha_fin acepta nulos

También es posible transformar el atributo compuesto en uno solo que contenga todos los atributos simples (por ejemplo el atributo compuesto dirección formado por calle, número y piso se puede transformar en uno sólo (de tipo cadena de caracteres) que incluya a los tres.

ASUNTO

número_expedienteestado

período

fecha_inicio fecha_fin

(0,1)


Por cada atributo de cardinalidad máxima mayor que uno se incluye una tabla dentro de la tabla, como un atributo más.


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EMPLEADO(dni, nombre, TITULO(titulo))¿titulo acepta NULOS?

EMPLEADO

dninombre

titulo(0,n)



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LIBRO(isbn, editorial, AUTOR(autor),idioma,título_ppal, subtítulo, EDICION(número, año))

LIBRO

isbn

editorial

autor(1,n)

edición

número año

(1,n)

idioma

título_ppal subtítulo

título



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2. Derivar un conjunto de relaciones: Clasificaciones (jerarquías de generalización)

El modelo relacional no puede representar clasificacionesPor ello hay que modificar el esquema entidad/relaciónExisten 3 posibles alternativas:

1. No eliminar ninguna de las entidades, transformando las subentidades en entidades que se relacionan con la entidad padre

2. Eliminación de la entidad genérica, las subentidades heredan sus características

3. Integración de las subentidades en la entidad padre


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2. Clasificaciones (jerarquías de generalización)1. Transformar las subentidades en entidades que se relacionan

con la entidad padre: Se obtiene una tabla por cada entidad y subentidad. Sirve para cualquier tipo de jerarquía (t/p, e/s).


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E

E1 E2 E3

a1a2

a3 a4 a5

( p/t, e/s )


(1,1)E1

(1,1)E2 E3

(0,1)(0,1)(1,1)

E a1a2(0,1)

a3 a4 a5Cuyo modelo Lógico es:

E(a1,a2) E1(a1,a3) E2(a1,a4) E3(a1,a5)NULOS BORRADO MODIFICACION

E1.a1, E2.a1, E3.a1 son claves ajenas a E NO Prop. Prop.

2. Clasificaciones (jerarquías de generalización)2. Eliminar la entidad genérica: Se obtiene una tabla por cada

subentidad. Sirve para cualquier tipo de jerarquía (t/p, e/s).


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E

E1 E2 E3

a1a2

a3 a4 a5

( p/t, e/s )


Cuyo modelo Lógico es:

E1(a1,a2,a3) E2(a1,a2,a4) E3(a1,a2,a5)

a1

E1

a3 a1 a2

E2

a4 a2

E3

a5 a1 a2

2. Clasificaciones (jerarquías de generalización)3. Integrar las sunbentidades en la entidad padre: Se obtiene sólo

una tabla. Sólo sirve para jerarquías totales y exclusivas.


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E

E1 E2 E3

a1a2

a3 a4 a5

( p/t, e/s )


Cuyo modelo Lógico es:

E(a1,a2,a3,a4,a5,tipo) si es exclusiva

a3,a4,a5 aceptan nulos, tipo acepta nulos si es parcial

E(a1,a2,a3,a4,a5,AD(tipo)) si es superpuesta

a3,a4,a5 aceptan nulos

AD(0/1,1/n)

Ea1a2

a3

a4

a5

(0,1)

(0,1)

(0,1)

2. Derivar un conjunto de relaciones: Relaciones binarias (1:1)

Por cada relación binaria (1:1) incluir la clave primaria de la tabla correspondiente a la entidad padre en la tabla de la entidad hijo como una clave ajena. ¿Y los atributos de la relación?Ejemplo 1: Una empresa desea almacenar información sobre sus empleados y sobre los coches que conducen. Sólo algunos empleados conducen coches. Todos los coches están asignados a un (y sólo un) empleado.


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EMPLEADO

codemp

(0,1)

nombre

(1,1)VEHíCULO

matrícula

modelo

hijo

conduce

fecha_ini

2. Derivar un conjunto de relaciones: Relaciones binarias (1:1). Ejercicio: A partir del esquema conceptual anterior, se han tomado dos opciones para modelarlo:El empleado E1 trabaja en las oficinas, se llama Juan.El empleado E2 es taxista, se llama Juan y conduce un renault de matricula HAB 2398 desde enero 2003El empleado E3 es taxista, se llama Ana y conduce un ford con matricula KLM 2343 desde Julio de 2003.El empleado E0 se llama Rosa y es la gerente

Opción 1 Opción 2


22 de 49Rellena las tablas de la opción 1 y 2. ¿Cuál es mejor? ¿Encuentras algún problema?Escribe una sentencia SELECT que obtenga los datos de las personas que conducen algún coche.

2. Derivar un conjunto de relaciones: Relaciones binarias (1:1)

Ejemplo 2: Una empresa desea almacenar información sobre sus empleados y sobre los coches que conducen. Todos los empleados conducen coches. Los coches pueden estár asignados a un (y sólo un) empleado o no estar asignados a ninguno.


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EMPLEADO

codemp

(1,1)

nombre

(0,1)VEHíCULO

matrícula

modelo

hijo

conduce

fecha_iniVEHICULO(matricula, modelo)

EMPLEADO(codemp, nombre, matricula, fecha_ini)

matricula Nulos Borrado Modificación

EMPLEADO VEHICULO

matricula es clave alternativa ¿fecha_ini acepta nulos?

2. Relaciones binarias (1:1)

Una pequeña diferencia entre los dos ejemplos da lugar a dos esquemas lógicos con diferencias notables.¿Y si las dos entidades participan con cardinalidad (0,1)?¿Y si son ambas (1,1)?Otra posibilidad es sustituir la interrelación por una tabla que hereda las claves primarias de las dos entidades. La clave primaria de la nueva tabla dependerá del significado de los datos y de las cardinalidades de las entidades.

Ejercicio: Reescribe los cuatro ejemplos utilizando una tabla para cada entidad y una tercera para la interrelación.


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2. Relaciones binarias (1:1)Los identidicadores externos pueden tratarse de dos formas:Juntar las dos entidades en una sóla

Crear dos entidades añadiéndole a la que tiene el identificador externo el identificador de la otra entidad (que será una clave ajena a ésta)

OJO: Si las dos entidades son sinónimos, integrarlas en una sola tabla.


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CLIENTE

dirección

(0,1) (1,1)ENVÍO

nombre dirección

codcli !!Son Sinónimos!!

CLIENTE(codcli, dirección, nombre, dirección_envío)

ENVÍO es un entidad débil porque no tiene atributos que le sirvan como identificador.

2. Relaciones binarias (1:1)Las relaciones de una entidad consigo misma se tratan del mismo modo que las binarias:

Ejercicio: Escribe cuál sería el esquema relacional


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es_acompañada_por

codper PERSONA

(0,1)

(1,1)

nombre

acompaña_a

2. Derivar un conjunto de relaciones: Relaciones binarias (1:n)

Por cada relación binaria (1:n) incluir la clave primaria de la tabla correspondiente a la entidad padre en la tabla de la entidad hijo (será una clave ajena). ¿Y los atributos de la relación?Ejemplo 1:


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PROFESOR

codpro

(0/1,n)

nombre

(1,1)ESTUDIANT

E

codest nombre

padre

tutor

fecha

PROFESOR(codpro, nombre)

ESTUDIANTE(codest, nombre, codpro, fecha)

codpro NULOS Borrado Modificación

ESTUDIANTE PROFESOR

¿fecha acepta nulos?

2. Relaciones binarias (1:n)Ejemplo 2:


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HABITACIÓN

numhab

(0/1,n)

edificio

(1,1)ESTUDIANT

E

codest nombre

padre

ocupa

fecha

HABITACIÓN(numhab, edificio)

ESTUDIANTE(codest, nombre, numhab, fecha)

codpro NULOS Borrado Modificación

ESTUDIANTE HABITACIÓN

¿fecha acepta nulos?

¿Y si hay muy pocos estudiantes que viven en una habitación del campus?

2. Relaciones binarias (1:n)Ejercicio: ¿cuál es la cardinalidad de la entidad CITA?¿cómo transformarías los dos ejemplos?


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CLIENTE

codcli nombre

(0/1,n)

(¿,?)CITA

fecha

hora

nombreCLIENTEcodcli

(0,n)

(0,1)

recomendado_por

recomienda_a

2. Derivar un conjunto de relaciones: Relaciones binarias (m:n)

Por cada relación binaria (m:n) incluir una nueva tabla con una clave ajena a cada una de las tablas correspondientes a las entidades participantes.La clave primaria de la nueva tabla dependerá del significado de los datos.¿Y los atributos de la relación? Se añaden a la tabla correspondiente a la relación


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2. Relaciones binarias (m:n)Ejemplo 1


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codest

ASIGNATURA

codasi

(0,n) (1,n)

nombre

ESTUDIANTE

nombre

cursa

ASIGNATURA(codasi, nombre)

ESTUDIANTE(codest, nombre)

CURSA(codest, codasi)

codest Nulos Borrado Modificación

CURSA ESTUDIANTE

codasi Nulos Borrado Modificación

CURSA ASIGNATURA

¿Cuál es la clave primaria de CURSA?

2. Relaciones binarias (m:n)Ejemplo 2


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PACIENTE(codpac, nombre)

MÉDICO(codmed, nombre)

CITA(codmed, fecha, hora, codpac)

codest Nulos Borrado Modificación

CITA PACIENTE

codasi Nulos Borrado Modificación

CITA MÉDICO

¿Cuál es la clave primaria de CITA?

codmed

PACIENTE

codpac

(1,n) (0,n)

nombre

MÉDICO

nombre

cita

fecha

hora

Resumen de la correspondencia entre esquemas para las relacionesbinarias


3. Validar cada esquema mediante la normalización

La teoría de la normalización, desarrollada por Codd en 1972, permite mejorar el diseño lógico de una Base de datos relacional. Aunque es una técnica para diseñar bases de datos relacionales, no se utiliza como estrategia de diseño de base de datos sino para verificar esquemas relacionales.Se fundamente en las Formas Normales, que son un conjunto de restricciones que deben cumplir las relaciones.Ventajas:

Evita anomalías en inserciones, modificaciones y borrados.Mejora la independencia de datos.


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Tema 8 Índice

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3. Normalización. EjemploSe desea almacenar información sobre las facturas que realizan los clientes de una empresa así como los artículos que compran:

Tema 8 Normalización

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3. Normalización. Ejemplo


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Ejemplo. Escribe en las dos tablas los siguientes datos:La factura 3125 es del 23/09/2003, con un 16% de IVA y del cliente 355 cuyo nombre es Juan Diaz de Castellón. Se vendieron 3 tuercas de doble paso (cod. 345T) por un precio de 2.25 Euros y 2 tornillos de rosca reforzada (cod. T554) por 1 Euro.La factura 3126 es del 12/12/2003, con un 16% de IVA y del cliente 354 cuyo nombre es Rosa Fernández de Almazora. Se vendieron 3 tornillos de rosca reforzada (cod. T554) por 1.2 Euros.La factura 3127 es del 15/12/2003, con un 16% de IVA y del cliente 355 cuyo nombre es Juan Diaz de Castellón. Se vendieron 2 tornillos de rosca reforzada (cod. T554) por 1.1 Euros.Se ha comprado un nuevo artículo en el almacen con código 445A, arandelas cuadradas con un precio de 0.87 Euros.El cliente 355 devuelve las tres tuercas y solicita que se rectifique la factura 3125.El cliente 355 ha cambiado su domicilio a Villareal.El cliente 354 realiza la devolución de la factura 3126.Se ha hecho un nuevo cliente, Ferran Sabater de Castellón con código 337.


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Ejemplo:¡¡ Existen dependencias entre los datos, no sólo de la clave primaria!!Indica cuales són esas dependencias:

Genera ¡Anomalías en las actualizaciones de datos!


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Ejemplo:


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Dependencia funcionalDada una relación (tabla) R, el atributo Y de R depende funcionalmente del atributo X de R

R.X R.Ysi X determina el valor de Y, es decir, un valor Y en R está asociado a cada valor X en R. Tanto X como Y puede ser atributos compuestos.

Ejemplo:


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Dependencia funcional. Observaciones:

Si el atributo X es una clave primaria (o alternativa) de R, entonces todos los atributos Y de la relación dependen funcionalmente de X, por la definición de clave primaria (o alternativa)La dependencia funcional es una noción semántica (depende del significado de los datos)Cada dependencia funcional es una clase especial de regla de integridadCada dependencia funcional representa una relación uno a muchos.


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Primera Forma Normal (1FN):Una relación está en 1FN si, y sólo si, todos sus dominios contienen valores atómicos.

¡NO ESTA EN 1FN!Hay atributos que no son atómicos


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Primera Forma Normal (1FN):

Se extrae de la tabla anidada añadiendole la clave primaria a la tabla principal. La clave primaria de la nueva tabla será la unión de la que tenía más la de la tabla principal.

¡OJO! La nueva tabla hereda parte de la clave primariaEjericio: Rellena los huecos que faltan en la clave ajena.


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Segunda Forma Normal (2FN):Una relación esta en 2FN si, y sólo si, está en 1FN y, además, cada atributo no clave depende completamente de a clave primaria (no depende de algún subconjunto)


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Segunda Forma Normal (2FN):

Se extraen los atributos dependientes en otra tabla. En la primera tabla se deja el atributo del que dependían los otros que será clave ajena a la nueva tabla.


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Ejercicio: Rellena los huecos que faltan en la clave ajena

Tercera Forma Normal (3FN):Una relación está en 3FN si, y sólo si, está en 2FN y, además, cada atributo no clave no depende transitivamente de la clave primaria.


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Tercera Forma Normal (3FN):

Se extraen los atributos dependientes en otra tabla. En la primera tabla se deja el atributo del que dependían otros que será claveajena a la nueva tabla


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Ejercicio: Rellena los huecos que faltan en la clave ajena

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¿DUDAS?

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Tema 8

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